PASSMANN, Matthias (Riechersstr. 16, Hannover, 30455, DE)
HATTEMER, Erik (Benrodestr. 33, Düsseldorf, 40597, DE)
HÜBNER, Wilfried (Martinplatz 10, Langenfeld, 40764, DE)
PASSMANN, Matthias (Riechersstr. 16, Hannover, 30455, DE)
HATTEMER, Erik (Benrodestr. 33, Düsseldorf, 40597, DE)
Patentansprüche
1. Zusammensetzung enthaltend wenigstens
a) eine wässrige Polymerdispersion,
b) ein N-Acylaminosäurederivat der allgemeinen Formel A
und / oder ein Amid der allgemeinen Formel A'
wobei I, m einer ganzen Zahl zwischen 0 und 20 und die Summe aus l+m einer ganzen Zahl zwischen 1 und 20 entsprechen,
M + für ein einwertiges Gegenion steht ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetallkationen und dem Ammonium-Kation
und R 1 bis R 6 jeweils unabhängig voneinander für H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen stehen können oder R 1 und R 2 sowie 2 der Reste R 3 bis R 6 für H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen stehen können und die beiden anderen der Reste R 3 bis R 6 Alkylenreste mit 1 bis 20 C-Atomen sind und über ein Polymerrückgrad miteinander verbunden sind,
und
c) ein Fettsäuresalz B einer verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit einer Kettenlänge von wenigstens 10 Kohlenstoffatomen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerdispersion wenigstens ein Polymeres mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens +10 0 C enthält.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der in der Polymerdispersion enthaltenen Polymere eine Glasübergangstemperatur T 9 von gleich oder größer als +25 0 C aufweist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der in der Polymerdispersion enthaltenen Polymere eine Glasübergangstemperatur T 9 von gleich oder größer als +50 0 C aufweist.
4. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerdispersion eine Acrylatpolymerdispersion, Methacrylatpolymerdispersion oder eine Dispersion eines Acrylat- oder Methacrylatcopolymeren enthält.
5. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerdispersion eine Dodecyl-, Tetradecyl, Hexadecyl-, Octadecyl, Docosyl-, Isodecyl-, Isotridecyl-acrylat- oder
-methacrylatdispersion, insbesondere eine Dodecyl- oder Octadecyl-acrylat- oder - methacrylatpolymerdispersion enthält.
6. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerdispersion eine Styrolpolymerdispersion oder Styrolcopolymerdispersion enthält.
7. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung wenigstens 70 Gew.-% an Polymerdispersion enthält.
8. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fettsäuresalz einer verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäure eine Kettenlänge von 12 bis 22, insbesondere von 14 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweist.
9. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fettsäuresalz einer verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäure eine Kettenlänge von wenigstens 14, insbesondere von wenigstens 16 Kohlenstoffatomen aufweist.
10. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fettsäuresalz B ein Salz der Stearinsäure oder Palmitinsäure ist.
11. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ferner Filmbildehilfsmittel, Farbstoffe, pH-Regulatoren, Korrosionsinhibitoren, Füllstoffe, brandhemmende Verbindungen und/ oder Treibgas enthält.
12. Schaum, herstellbar durch Ausschäumen einer Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit Luft oder einem Treibgas.
13. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als langzeitstabiler Füllschaum, insbesondere als langzeitstabiler Einkomponenten-Füllschaum.
14. Verwendung einer Kombination aus A und/oder A und B als Schaumstabilisatorsystem in langzeitstabilen Füllschäumen.
15. Druckbehälter für einkomponentige Flüssigsysteme, enthaltend eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11. |
Schaumstabilisatorsystem
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Zusammensetzung enthaltend eine wässrige Polymerdispersion, ein N-Acylaminosäurederivat und / oder ein Amid und ein Fettsäuresalz einer verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit einer Kettenlänge von wenigstens 10 Kohlenstoffatomen sowie daraus hergestellte Schäume.
Bekannt sind bislang ein- oder zweikomponentige Zusammensetzungen auf Polyurethanbasis, die in Druckdosen verpackt werden und an der Baustelle vor Ort aufgebracht und aufgeschäumt werden. Nachteilig bei diesen Systemen sind in erster Linie die gesundheitlichen Bedenken gegen Teile der eingesetzten Monomere, insbesondere gegen Diisocyanatverbindungen. Daher laufen seit längerem Bestrebungen dahingehend, schäumbare Zusammensetzungen herzustellen, die mit Polyurethanschäumen vergleichbare Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Härte und Haltbarkeit aufweisen und dabei gesundheitlich unbedenklicher sind.
Derartige aufschäumbare Systeme (Füllschäume) sind bekannt aus WO 98/12247 A1 und WO 98/12248 A1. In diesen Schriften werden wasserbasierte, schäumbare polymere Zusammensetzungen beschrieben, durch die Polyurethanschäume ersetzt werden können. Nachteilig bei diesen Zusammensetzungen ist jedoch, dass die erhaltenen Schäume einerseits schlecht trocknen, da das in den in diesen Zusammensetzungen enthaltene Wasser nur relativ langsam verdunstet und außerdem nach dem Aushärten nur zu relativ weichen Schäumen führen, was für vielfältige Anwendungen im Baubereich unerwünscht ist.
Daher bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine schäumbare polymere Zusammensetzung zu schaffen, die einerseits im Vergleich zu Polyurethanschäumen weniger gesundheitlich bedenklich ist und andererseits relativ schnell trocknende und dauerhaft stabile Schäume liefert.
überraschenderweise wurde gefunden, dass durch den Zusatz eines neuen Stabilisatorsystems bestehend aus einem N-Acylaminosäurederivat der allgemeinen Formel A und/ oder einem Amid der allgemeinen Formel A' einerseits, sowie einem Fettsäuresalz B einer verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit einer Kettenlänge von wenigstens 10 Kohlenstoffatomen zu einer wässrigen Polymerdispersion, die wenigstens ein Polymeres mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens 10 0 C enthält, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme überwunden werden können.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist somit eine Zusammensetzung enthaltend wenigstens eine wässrige Polymerdispersion, ein N-Acylaminosäurederivat der allgemeinen Formel A
und / oder ein Amid der allgemeinen Formel A'
wobei I, m einer ganzen Zahl zwischen 0 und 20 und die Summe aus l+m einer ganzen Zahl zwischen 1 und 20 entsprechen, M + für ein einwertiges Gegenion ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetallkationen und dem Ammonium-Kation steht und R 1 bis R 6 jeweils unabhängig voneinander für H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen stehen können, oder R 1 und R 2 sowie 2 der Reste R 3 bis R 6 für H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen stehen können und die beiden anderen der Reste R 3 bis R 6 unabhängig voneinander für Alkylenreste mit 1 bis 20 C-Atomen stehen, die über ein Polymerrückgrad miteinander verbunden sind, und ein Fettsäuresalz B einer verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit einer Kettenlänge von wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Polymerdispersion wenigstens ein Polymeres mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens +10 0 C enthält.
So ist es möglich, dass die Strukturen A bzw. A' nicht als freie Moleküle, sondern als Wiederholungseinheit in ein Polymergerüst eingebunden sind. Solche Copolymere kann man durch
Copolymerisation von polymerisierbaren Verbindungen erreichen, die nach der Copolymerisation ein Intermediat zur Bildung der Struktureinheit A bzw. A' in bis zu drei weiteren Syntheseschritten bildet, wobei R 1 bis R 6 jeweils unabhängig voneinander für H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen stehen können oder R 1 und R 2 sowie 2 der Reste R 3 bis R 6 für H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen stehen und die beiden anderen der Reste R 3 bis R 6 Alkylenreste mit 1 bis 20 C-Atomen sind, die über ein Polymerrückgrat miteinander verbunden sind.
Als Comonomere eignen sich prinzipiell alle mit der oben genannten Verbindung in einer Polymerisation copolymerisierbaren Monomere. Unter copolymerisierbar versteht man im Allgemeinen, dass zwei Monomere in einer Reaktion alternierend (abwechselnd), statistisch oder nacheinander miteinander reagieren. Im letzteren Fall wird erst das eine Monomer überwiegend verbraucht, danach das andere, so dass Blockcopolymere entstehen. Das Massenverhältnis der Comonomere kann weitestgehend beliebig gewählt werden und bestimmt indirekt das Verhältnis der verschiedenen Wiederholungseinheiten im Polymer.
So ist es beispielsweise möglich, als Comonomere olefinische Kohlenwasserstoffe einzusetzen. Zu diesen werden unter anderen Ethen, Propen, 1 -Buten, 2-Buten, Methylpropen, 1 -Propen, 2- Propen, 2-Methylpropen, 3-Methylpropen, 1 ,3-Butadien gerechnet.
Eine andere Gruppe von geeigneten Comonomeren sind vinylische Monomere: Vinylmethylether, Vinylethylether, Vinylacetat, Vinylpyrrolidon, Vinylessigsäure, Crotonsäure, oder auch Isocrotonsäure.
Ferner eignen sich Monomere ausgewählt aus der Gruppe Styrol, Fumarsäure, Zimtsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, Itaconsäureanhydrid, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure mit einem geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit mehr als acht, vorzugsweise neun oder zehn verbundenen Kohlenstoffatomen oder auch Vinylester mit einem geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit mehr als acht, vorzugsweise neun oder zehn verbundenen Kohlenstoffatomen
Man kann aber auch mehr als zwei, z.B. drei oder vier der oben beschriebenen Comonomere einsetzen, die nach der Polymerisation und bis zu drei weiteren Syntheseschritten durch die Formeln A bzw. A beschrieben sind. Diese werden ebenfalls durch die Formeln A beziehungsweise. A' repräsentiert, jedoch müssen die nicht zum Rückgrat gehörenden Reste nicht identisch sein. Darunter versteht man, dass beispielsweise zwei unterschiedliche Verbindungen A oder A, oder auch eine Verbindung A mit einer Verbindung A' durch die Copolymerisation und bis zu drei weiteren Umsetzungen entstehen können.
Als einwertige Gegenionen M + eignen sich die einwertigen Kationen des Lithiums (Li + ), Natriums (Na + ), Kaliums (K + ), Rubidiums (Rb + ), Cäsiums (Cs + ) oder auch das Ammoiniumkation (NH 4 + ).
Denkbar ist aber auch der Einsatz der Verbindungen A beziehungsweise A' als Salze von zwei-, drei- oder höherwertigen Kationen, z.B. der Erdalkalielemente Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ oder auch Al 3+ oder Sn 2+ .
Als erfindungsgemäße Fettsäuresalze kommen allgemein alle wasserlöslichen Fettsäuresalze, vor allem Alkali- oder Ammoniumsalze von Dekan-, Undecan-, Dodecan-, Tridecan-, Tetradecan-, Pentadecan-, Hexadecan-, Heptadecan, Octadecan-, Nonoadecan-, Eicosan- und Docosansäure in Frage. Dies ist besonders vorteilhaft, da diese Zusammensetzungen einerseits nach dem Ausschäumen Schäume bilden, die Ihre äußere Form so lange behalten, bis sie durch den Trocknungsprozess eine feste Struktur gebildet haben. Andererseits wurde festgestellt, dass diese Verbindungen praktisch keine weichmachenden Eigenschaften in Bezug auf die Polymerkomponente besitzen, was die Herstellung härterer Schäume erlaubt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist die Tatsache, dass aus diesen Zusammensetzungen hergestellte Schäume nach dem Aushärten üblicherweise mit herkömmlichen Dispersionsfarben überstreichbar sind. Dies ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Polyurethanschäumen in der Regel schwierig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eines der in der Polymerdispersion enthaltenen Polymere eine Glasübergangstemperatur T 9 von gleich oder größer als +25 0 C auf. Dies ist besonders vorteilhaft, da diese Polymere sowohl die Schaumstabilität im frisch ausgeschäumten Zustand als auch im ausgehärteten Zustand verbessern.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eines der in der Polymerdispersion enthaltenen Polymere eine Glasübergangstemperatur T 9 von gleich oder größer als +50 0 C auf. Dies ist besonders vorteilhaft, da derartige Polymere noch festere Schäume bilden. Eine mögliche Erklärung hierfür könnte darauf gründen, dass die Polymere einer solchen Polymerdispersion als feste Füllstoffe fungieren und so beim Ausschäumen der Zusammensetzung von vornherein die Bildung eines stabilen Schaums unterstützen.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerdispersion eine Acrylatpolymerdispersion, eine Methacrylatpolymerdispersion oder die eines Acrylat- oder Methacrylatcopolymeren. Dies ist besonders vorteilhaft, weil sich mit solchen Polymerdispersionen mit dem erfindungsgemäßen Stabilisatorsystem aus A und / oder A' und B sehr stabile Schäume herstellen lassen. Außerdem sind solche Polymerdispersionen gesundheitlich relativ unbedenklich.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthält die Polymerdispersion eine Dodecyl-, Tetradecyl-, Hexadecyl-, Octadecyl, Docosyl-, Isodecyl-, Isotridecyl, Dodecyl- oder Octadecyl-acrylat- oder -methacrylatpolymerdispersion oder -copolymerdispersion. Die Polymerdispersion umfasst also Dispersionen
von ein oder mehreren aliphatischen Acrylsäureestern und/oder Methacrylsäureestern und/oder solchen Copolymeren.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Styrolpolymerdispersion oder eine Styrolcopolymerdispersion. Dies ist besonders vorteilhaft, weil diese Polymerdispersionen preisgünstig verfügbar sind, ferner gesundheitlich unbedenklich und sich darüber hinaus in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Stabilisatorsystem aus A und/oder A' und B langzeitstabile Füllschäume herstellen lassen. Dabei wirken sich solche styrolhaltigen Dispersionen mit einem T 9 von 50 0 C oder mehr besonders vorteilhaft auf die Stabilität der Füllschäume aus. Vermutlich wirken die Polymerdispersionspartikel als Füllstoff und verbessern so die Kohäsion der mit derartigen Polymerdispersionen hergestellten Schäume.
Besonders stabile Schäume lassen sich mit Polymerdispersionsmischungen aus Styrolpolymerdispersionen, beziehungsweise Styrolcopolymerdispersionen, mit einem T 9 von 50 0 C oder mehr und Acrylatpolymerdispersionen, beziehungsweise Methacrylatpolymerdispersionen, mit einem T 9 von wenigstens 10 0 C, insbesondere einem T 9 von wenigstens 25 0 C herstellen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung wenigstens 60 Gew.-%, insbesondere wenigstens 70 Gew.-% an Polymerdispersionen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil hohe Polymerdispersionsanteile aufgrund des damit verbundenen höheren Gesamtgehalts an Polymeren in der Zusammensetzung die Gefahr, dass der hieraus gebildete Schaum vor dem Aushärten zusammenfällt, reduziert. Hierfür ist auch der Polymergehalt in den Dispersionen relevant. Der Polymergehalt einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung liegt bevorzugt oberhalb von 40, insbesondere oberhalb von 45 oder 50 Gew.-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung. Zusammensetzungen mit einem geringeren Polymeranteil oder geringeren Polymerdispersionsanteil lassen sich zwar auch noch mit Hilfe des erfindungsgemäßen Stabilisatorsystems ausschäumen, jedoch steigt mit abnehmendem Polymergehalt in der Zusammensetzung die Gefahr, dass nach dem Ausschäumen der Schaum während des Aushärtens beginnt in sich zusammen zu fallen. Dies kann zwar in einem gewissen Rahmen durch eine größere Menge des Stabilisatorsystems ausgeglichen werden, was allerdings wirtschaftlich weniger interessant ist. Generell sollte der Polymeranteil der Zusammensetzung möglichst hoch liegen - der Einsatz von Polymerdispersionen mit hohem Polymergehalt, z.B. bis zu 80 oder 90 Gew.-% ist hierbei sinnvoll. Je weniger Wasser die Zusammensetzung durch Einsatz konzentrierter Polymerdispersionen enthält, desto kürzer wird die Aushärtzeit eines daraus gebildeten Schaums, da diese - neben anderen Faktoren - vornehmlich durch die Menge an zu verdunstendem Wasser aus den Polymerdispersionen bestimmt wird.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Fettsäuresalz einer verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit einer Kettenlänge von 12 bis 22 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt sind Fettsäuresalze von verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit einer Kettenlänge von wenigstens 14, insbesondere von wenigstens 18 Kohlenstoffatomen. Ganz besonders bevorzugt sind solche Fettsäuresalze von Fettsäuren mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt sind hierbei vor allem Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze der zuvor genannten Fettsäuren.
Dies ist besonders vorteilhaft, da Fettsäuresalze dieser Kettenlängen gute schaumbildende Eigenschaften besitzen ohne gleichzeitig als Weichmacher zu fungieren und folglich die Härte der aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung herstellbaren Schäume zu reduzieren. Aus diesem Grund sind Fettsäuresalze der Stearinsäure oder Palmitinsäure ganz besonders bevorzugt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist diese nach dem Ausschäumen weiß bzw. nahezu weiß. Dies ist von besonderem Vorteil, da die bislang aus dem Stand der Technik bekannten Polyurethanschäume in der Regel gelb sind. Aufgrund geringer UV-Stabilität verfärben sich unbedeckte aromatische Polyurethanschäume binnen kurzer Zeit braun und sind somit insgesamt optisch wenig ansprechend. Die erfindungsgemäßen Schäume weisen auch in unbedecktem Zustand eine dauerhafte UV- Beständigkeit auf.
Auch erleichtert die weiße oder nahezu weiße Grundfarbe des Schaums die Einfärbung mit organischen oder anorganischen Farbstoffen bzw. -pigmenten. Im Gegensatz zu den Polyurethanschäumen muss nicht erst eine gelblich braune Eigenfärbung überdeckt werden, sondern man kann ohne größere Schwierigkeiten durch Zusatz von Farbstoffen die gewünschte Zielfarbe einstellen, sollte kein weißer Schaum gewünscht sein. Weiße Schäume sind durch Einfärbung von Polyurethanschäumen kaum herstellbar - es sei denn durch Auswahl besonderer aber damit auch teurer Monomere.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung ferner Filmbildehilfsmittel, Farbstoffe, pH-Regulatoren, Korrosionsinhibitoren, Füllstoffe, Hydrophobierungsmittel, brandhemmende Stoffe und/ oder Treibgas. Geeignete Filmbildehilfsmittel sind unter anderen Butyltriglykol, Butyldiglykolacetat, Propylencarbonat, Tri- und Tetraethylenglykolmonomethylether. Der Zusatz dieser Filmbildehilfsmittel verbessert das Verfilmen der Polymerteilchen während der Trocknung. Dadurch wird die Elastizität und / oder die Kohäsion der getrockneten Schäume verbessert.
Geeignete Farbstoffe sind wasserlöslich, z.B. Azo-, Anthrachinon-, Triphenylmethan-, Phthalocyaninfarbstoffe. Der Einsatz von Farbstoffen ermöglicht die Herstellung farbiger Schäume
bzw. die farbliche Anpassung des Schaums an den Hintergrund für den Fall, dass die ausgeschäumte Stelle nach dem Aushärten sichtbar bleibt.
Geeignete pH-Regulatoren sind ausgewählt aus der Gruppe alkalischer Verbindungen wie zum Beispiel Ammoniak oder Natronlauge, aber auch Puffersysteme wie beispielsweise der Phosphatpuffer (eine Mischung aus Dinatriumhydrogenphosphat und Natriumdihydrogenphosphat) kommen zum Einsatz. Die Zugabe von pH-Regulatoren erhöht die Lagerstabilität der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, vor allem wenn sie in Druckdosen mit Treibgas abgefüllt wurden.
Wird die erfindungsgemäße Mischung in Metallgebinden gelagert, können geeignete Korrosionsinhibitoren zugesetzt werden. Diese sind von vielen Herstellern erhältlich. Besonders gut eignet sich zum Beispiel „Raybo 60 No Rust" von Raybo Chemicals Co. Durch diese Korrosionsinhibitoren wird eine Reaktion der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beispielsweise mit einer Metalldruckdose, in die sie abgefüllt wurde, verhindert. Des Weiteren wird ein möglicher korrosiver Angriff beim Ausschäumen auf Metallgegenstände unterbunden.
Ferner können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Füllstoffe enthalten. Als Füllstoffe eignen sich z.B. Siliziumdioxid, Titandioxid, Zinkoxid, Siloxane, Calciumcarbonat, Calciumsulfat und ähnliches.
Außerdem können die feuchtigkeits- und wasserabweisenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen durch Zugabe von Hydrophobisierungsmitteln weiter verstärkt werden. Diese sind in der Regel neutral, leicht kationisch oder auch stärker kationisch. Durch Zugabe einer geringen Menge, die beispielsweise 1 - 10 Gew.-%, vorzugsweise jedoch 1 , 2, 3, 4 oder 5 Gew.-% der gesamten Dispersion ausmacht, nehmen die Schäume deutlich weniger Feuchtigkeit oder Wasser auf.
Ebenso kann es erwünscht sein, den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen brandhemmende Eigenschaften zu verleihen. Dies kann einerseits durch den Einsatz teil- oder perhalogenierter Polymere geschehen, andererseits auch beziehungsweise zusätzlich durch Beimengung von Antimonoxiden, bromierten oder chlorierten Kohlenwasserstoffen, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, aromatischen brandhemmenden Verbindungen, Ammoniumpolyphosphaten oder auch roten Phosphors.
Geeignete Treibgase sind Propan, n-Butan, Isobutan, Dimethylether, 1 ,1-Difluorethan. 1 ,1 ,1 ,2- Tetrafluorethan und deren Mischungen. Grundsätzlich sind alle handelsüblichen Treibgase oder - mischungen einsetzbar, um die erfindungsgemäße Zusammensetzung als ausschäumbares Produkt in Druckbehältern abzufüllen. Als einzige Anforderung an das Treibgas darf dieses nicht mit einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung reagieren. Dies kann der Fachmann jedoch in einfachen Versuchen ermitteln.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schaum, herstellbar durch Ausschäumen einer erfindungsgemässen Zusammensetzung mit Luft oder einem Treibgas. Dabei wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung zunächst in einem druckfesten Behälter mit einem Treibgas oder Druckluft beaufschlagt und anschließend über eine Düse ausgeschäumt. Die so erhaltenen Schäume behalten nach dem Ausschäumen ihr Volumen nahezu konstant bei, bis sie getrocknet, bzw. ausgehärtet sind, und weisen nach dem Aushärten eine große mechanische Festigkeit auf.
Von besonderem Vorteil ist es, dass die erfindungsgemässen Schäume langzeitstabil sind. Darunter ist zu verstehen, dass sich die Gestalt beziehungsweise die Erscheinung, aber auch z.B. die Festigkeit, Härte oder die innere Struktur der Schäume über einen
Mindestbeobachtungszeitraum von zwei Wochen und auch darüber hinaus nicht ändert. Dabei können sie Umwelteinflüssen wie z.B. Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen oder Wind ausgesetzt sein.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung als langzeitstabiler Füllschaum, insbesondere als langzeitstabiler Einkomponenten-Füllschaum. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum Ausschäumen von Hohlräumen, insbesondere im Baubereich beispielsweise zum Ausfüllen von Hohlräumen zwischen Fenster- oder Türlaibungen und Mauerwerk, ist besonders vorteilhaft, da die aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen herstellbaren Schäume schnell trocknen, zu festen und langzeitstabilen Schäumen führen und gesundheitlich weitgehend unbedenklich sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Kombination aus A und/oder A und B als Schaumstabilisatorsystem in langzeitstabilen Füllschäumen. Die Verwendung dieses erfindungsgemäßen Schaumstabilisatorsystems ist besonders vorteilhaft, weil sich hiermit langzeitstabile, schnell trocknende Füllschäume auf Basis gesundheitlich weitgehend unbedenklicher Polymerdispersionen herstellen lassen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Druckbehälter für einkomponentige Flüssigsysteme, enthaltend die erfindungsgemäße Zusammensetzung. Als Druckbehälter können Behälter aus Metall, Kunststoff oder anderen Materialien eingesetzt werden, die vorteilhafterweise mit einem Entnahmeventil ausgestattet sind, welches eine Aufschäumdüse enthält. Diese ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch eine anwendungsfertige Darreichungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Verfügung gestellt wird, die beispielsweise in Form von Druckdosen mit einem Kippventil direkt an Ort und Stelle einsatzbereit ist. In derartigen Druckbehältern ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung darüber hinaus für einen längeren Zeitraum lagerstabil.
Meßverfahren
Thermische Analyse
Die thermischen Kenngrößen wurden mittels DSC (Dynamische Wärmestrom-Differenz- Kalorimetrie) an einer Mettler Toledo DSC 821 ermittelt. Die Einwaage betrug 20 - 25 mg in offene Tiegel. Nach Eintrocknen der Dispersion wurde der Tiegel verschlossen. Die so gebildeten Filme wurden über einen Temperaturbereich von -100 bis +120 0 C bei einer Heizrate von 20 K/min, gegen einen leeren, ebenfalls verschlossenen Tiegel vermessen. Die Glastemperatur T 9 wurde aus dem ersten Aufheizvorgang bestimmt. Dabei wird aus einer Auftragung der Wärmestrom (δQ/δt [W]) gegen die Temperatur (T [ 0 C]) der stufenartige Versatz der Messkurve betrachtet und - graphisch oder rechnerisch - der Abszissenwert des Schnittpunkts aus der halben Höhe dieses Versatzes und der Messkurve als Glastemperatur T 9 ermittelt.
BEISPIELE
Rohstoffe:
Komponente 1 : Styrol-Butylacrylat-Copolymer (KDA 168 eco, Ercros, T 9 = 25 0 C).
Komponente 2: Polyvinylacetat (Mowilith, Celanese, T 9 = 31 °C).
Komponente 3: Vinylidendichlorid-Butylacrylat-Copolymer (Solvin A50 , Solvay, T 9 = 14 0 C).
Komponente 4: Poly-(Meth-)Acrylsäureester (Robond H 6106, Rohm & Haas, T 9 ~ 26 0 C).
Komponente 5: Polystyrol mit Mindermengenanteil Butylacrylat (Robond 6114, Rohm & Haas, , T 9 » 110 °C).
Komponente 6: Methylvinylether-Maleinsäureanhydrid-Copolymer (Gantrez AN 119, CAS-RN: 9011-16-9 mit einem gewichtsgemitteltem durchschnittlichen Molekulargewicht (M w ) von ca. 200 kg/mol.
Komponente 7: Lösung von 30 Gew.-% in Aceton eines teilamidierten Produkts der Umsetzung von Komponente 6 mit Laurylamin.
Komponente 8: C-| 6/18 -Fettalkoholethoxylat (Disponil TA14, HLB ca. 14)
Tests
1. Schaumstruktur: Die Schaumstruktur wurde visuell ermittelt. Schäume mit einem mittleren Bläschendurchmesser <1 mm Durchmesser gelten als sehr feinzellig.
2. Schaumhöhe: Die Schaumhöhe wurde beim frischen Schaum durch messen, z.B. mit einem Lineal, beim getrocknete Schaum durch Stärkemessung nach Durchschneiden ermittelt.
3. Trocknunqszeit: Der Schaum gilt als trocken, wenn beim Schneiden keine feuchten Stellen vorhanden sind.
Beispiel 1-6: Zusammensetzungen mit N-Acylaminosäurederivaten (Formel A)
Herstellung
Es werden alle Komponenten zusammen gegeben und ca. 15 Minuten homogenisiert (gerührt). Anschließend werden in eine Aerosoldose 95 Gew.-% der Mischung eingefüllt und über das Ventil mit ca. 4 bar einer Mischung aus flüchtigen Kohlenwasserstoffen bedruckt. Der Anteil an Treibmittel in der Dose beträgt dann 5 Gew.-%.
Tabelle 1 : Zusammensetzunqe n mit N-Acylaminosäurederivaten (Formel A)
Zahlenwerte bezeichnen Gew.-%, wenn nicht anders angegeben.
35%ige Suspension in Wasser ** Na-SaIz (30%ig in Wasser)
Beispiel 7-9: Zusammensetzungen mit Amiden (Formel A')
Herstellung:
Alle Rohstoffe mit Ausnahme der Komponente 7 werden vorgelegt und 10 Minuten homogenisiert. Anschließend wird unter stetem Rühren Komponente 7 zugegeben und weitere 5-10 Minuten gerührt. Anschließend werden in eine Aerosoldose 95 Gew.-% der Mischung eingefüllt und über das Ventil mit ca. 4 bar einer Mischung aus flüchtigen Kohlenwasserstoffen bedruckt. Der Anteil an Treibmittel in der Dose beträgt dann 5 Gew.-%.
Tabelle 2: Zusammensetzungen mit Amiden (Formel A')
Zahlenwerte bezeichnen Gew.-%, wenn nicht anders angegeben.